Tembaga: kekonduksian, sifat-sifat, ciri-ciri dan aplikasi

Dalam banyak cabang industri moden secara meluas digunakan bahan seperti tembaga. Kekonduksian elektrik logam ini adalah sangat tinggi. Ini menerangkan kemungkinan permohonannya terutamanya dalam bidang kejuruteraan elektrik. konduktor tembaga diperolehi dengan prestasi yang cemerlang. Sudah tentu, logam ini digunakan bukan sahaja dalam bidang kejuruteraan elektrik, tetapi juga dalam industri lain. Disebabkan oleh relevan termasuk kualitinya seperti rintangan kepada kemusnahan menghakis dalam beberapa persekitaran mengakis, refractoriness, keplastikan, dan lain-lain

maklumat sejarah

Tembaga adalah logam yang diketahui oleh manusia sejak zaman purba. Ia menerangkan pengenalan awal kepada mereka dengan bahan-bahan ini terutamanya kelaziman dalam alam semula jadi dalam bentuk ketulan. Ramai saintis percaya bahawa ia adalah logam tembaga pertama pulih daripada orang sebatian oksigen. Apabila batu-batu hanya dipanaskan dalam api dan cepat sejuk, menyebabkan mereka retak. Kemudian pemulihan tembaga mula mengeluarkan pada kayu pancang dengan tambahan arang batu dan meniup belos. Penambahbaikan proses ini akhirnya membawa kepada penciptaan relau aci. Masih kemudian, logam mula menerima dengan mengoksidakan bijih peleburan.

Tembaga: bahan kekonduksian

Dalam keadaan yang tenang, semua mana-mana elektron bebas logam di sekeliling nukleus. Apabila sumber luaran pendedahan disusun dalam urutan dan menjadi pembawa semasa. Tahap keupayaan logam melaluinya lepas dipanggil kekonduksian. Unit pengukuran dalam SI yang Siemens Antarabangsa ditakrifkan sebagai 1 CM = 1 ohm ^-1.

Kekonduksian tembaga adalah sangat tinggi. Menurut petunjuk ini, ia melebihi semua logam asas hari ini dikenali. Lebih baik daripada semasa dia pas hanya perak. Penunjuk kekonduksian tembaga adalah 57h104 cm ^-1 pada suhu 20 ° C. Terima kasih kepada hartanya ini logam ini pada masa ini yang paling biasa semua konduktor yang digunakan dalam tujuan industri dan domestik.

denda tembaga menahan beban elektrik yang berterusan dan juga boleh dipercayai dan tahan lama. Di samping itu, logam ini mempunyai ciri-ciri takat lebur yang tinggi dan (1083,4 ° C). Ini seterusnya, membolehkan tembaga untuk masa yang lama untuk bekerja dalam keadaan panas. Sebagai konduktor semasa kelaziman aluminium hanya boleh bersaing dengan logam.

Kesan kotoran pada kekonduksian tembaga

Sudah tentu, dalam masa kita untuk peleburan logam merah digunakan teknik lebih canggih daripada pada zaman purba. Walau bagaimanapun, sehingga ke hari ini menjadi sangat tulen Cu adalah hampir mustahil. tembaga sentiasa hadir segala macam kecemaran. Ia boleh menjadi, contohnya, silikon, besi atau berilium. Sementara itu, lebih banyak kekotoran dalam tembaga, kurang komponen elektrik. Untuk pembuatan wayar, sebagai contoh, ia adalah sesuai hanya cukup logam tulen. Mengikut spesifikasi, untuk tujuan ini boleh digunakan dengan jumlah kekotoran tembaga tidak melebihi 0.1%.

Selalunya dalam logam ini ia mengandungi peratusan tertentu daripada sulfur, arsenik dan antimoni. Bahan pertama ketara mengurangkan kemuluran bahan. Kekonduksian tembaga dan sulfur amat berbeza. campuran ini tidak menjalankan semasa. Yang merupakan penebat yang baik. Walau bagaimanapun, kekonduksian elektrik sulfur tembaga tidak menjejaskan hampir mana-mana cara. Begitu juga dengan kekonduksian terma. Dengan antimoni dan arsenik sebaliknya adalah benar. Unsur-unsur ini dapat mengurangkan kekonduksian elektrik tembaga sangat.

aloi

Pelbagai bahan tambahan boleh digunakan terutama untuk meningkatkan kekuatan bahan plastik seperti seperti tembaga. kekonduksian elektrik, mereka juga mengurangkan. Tetapi penggunaan mereka ketara boleh memanjangkan hayat semua jenis produk.

Dalam kebanyakan kes, sebagai bahan tambahan digunakan tembaga kekuatan meningkatkan Cd (0.9%). Hasilnya ialah gangsa kadmium. kekonduksian ialah 90% daripada kekonduksian tembaga. Kadang-kadang, bukan kadmium sebagai bahan tambahan digunakan sebagai aluminium. Kekonduksian logam ini adalah 65% daripada angka tembaga yang sama. Untuk meningkatkan kekuatan wayar dalam bentuk tambahan boleh digunakan, dan bahan-bahan lain dan bahan-bahan - tin, fosforus, kromium, berilium. Hasilnya ialah gangsa jenama tertentu. Satu sebatian tembaga dengan zink dipanggil tembaga.

ciri-ciri aloi

Bergantung logam kekonduksian elektrik boleh bukan sahaja kepada jumlah kekotoran dalam mereka, tetapi juga petunjuk lain. Contohnya dengan meningkatkan suhu pemanasan keupayaan tembaga arus yang mengalir melaluinya berkurangan. Ia mempengaruhi kekonduksian wayar walaupun caranya pembuatan. Di rumah dan dalam industri boleh digunakan sebagai wayar tembaga lembut licin dan keras disediakan. Dalam varian pertama keupayaan untuk melalui sendiri di atas arus.

Walau bagaimanapun, kesan yang paling penting, sudah tentu, digunakan bahan tambahan dan kuantiti mereka kekonduksian elektrik daripada tembaga. Jadual di bawah menunjukkan pembaca dengan maklumat terperinci tentang keupayaan semasa untuk lulus aloi paling biasa logam.

Kekonduksian elektrik tembaga dan tembaga yang setanding. Walau bagaimanapun, angka logam pertama, sudah tentu, sedikit lebih rendah. Tetapi dia dan lebih tinggi daripada gangsa. Sebagai wayar tembaga digunakan agak meluas. Semasa ia berlalu kurang tembaga, tetapi pada masa yang sama dan kos kurang. Selalunya diperbuat daripada tembaga membuat kenalan, pengapit dan pelbagai bahagian untuk radio.

aloi tembaga rintangan yang tinggi

Bahan-bahan konduktor digunakan terutamanya dalam pembuatan perintang, Reostat, alat elektrik dan peranti. Lebih digunakan untuk tujuan ini aloi tembaga konstantan dan manganin. Kerintangan yang pertama (86% Cu, 12% Mn, 2% Ni) adalah 0,42-0,48 micromhos / m, dan yang kedua (60% Cu, 40% Ni) - 0,48-0,52 micromhos / m.

Komunikasi dengan pekali kekonduksian terma

Kekonduksian tembaga - 59.500.000 / m. Angka ini, seperti telah disebutkan, adalah betul, tetapi hanya pada suhu antara 20 ^° C kekonduksian terma apa-apa logam, dan terdapat satu ikatan kekonduksian. Menetapkan undang-undangnya Wiedemann - Franz. Ia dilakukan untuk logam pada suhu yang tinggi dan ia dinyatakan dalam formula berikut: K / γ = π ^2/3 (k / e) ² T, di mana y - kekonduksian, k - berterusan, e Boltzmann - Caj rendah.

Sudah tentu, seperti sambungan yang wujud dan logam seperti tembaga. kekonduksian elektrik dan haba mempunyai yang sangat tinggi. Di tempat kedua selepas ia adalah perak di kedua-dua indikator ini.

Perkarangan tembaga dan aluminium wayar

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini dalam rumah tangga dan industri mula digunakan kuasa elektrik semakin tinggi. Semasa zaman Soviet, pendawaian itu dibuat kebanyakannya daripada aluminium murah. Keperluan baru prestasi, malangnya, tidak lagi bertemu. Hari ini, oleh itu, di rumah dan dalam industri sering ditukar kepada tembaga dawai aluminium. Kelebihan utama yang kedua, selain daripada refractoriness, adalah bahawa dalam proses oksidatif hartanah konduktif mereka tidak dikurangkan.

Sering pemodenan elektrik, aluminium dan tembaga wayar telah disambungkan. Melakukan ini tidak akan secara langsung. Sebenarnya, kekonduksian aluminium dan tembaga tidak berbeza terlalu banyak. Tetapi hanya dalam logam ini. Pengoksidaan filem aluminium dan tembaga mempunyai sifat yang berbeza. Oleh kerana itu, kekonduksian semakin berkurangan pada sambungan. Oksidatif filem aluminium berbeza rintangan lebih tinggi daripada tembaga. Oleh itu, gabungan kedua-dua jenis konduktor mesti dilakukan secara eksklusif melalui penyesuai khas. Ia boleh, sebagai contoh, klip, pes yang mengandungi melindungi logam daripada berlaku oksida. penjelmaan ini biasanya digunakan dengan penyesuai menyambung wayar di jalan-jalan. Di dalam bilik yang sering digunakan simpang memerah. Reka bentuk mereka termasuk plat khas yang menghapuskan hubungan secara langsung antara aluminium dan tembaga. Dalam ketiadaan konduktor itu dalam persekitaran domestik, bukan wayar berpusing disyorkan untuk terus menggunakan mesin basuh dan kacang kepada "jambatan" pertengahan.

ciri-ciri fizikal

Oleh itu, kami mendapati apa kekonduksian elektrik tembaga. Angka ini mungkin berbeza-beza bergantung kepada make bendasing logam up. Walau bagaimanapun, permintaan untuk tembaga dalam industri ini telah dipilih dan ciri-ciri fizikal berfaedah lain, untuk menerima maklumat di mana ia adalah mungkin dari jadual di bawah.

sifat kimia

Mengikut ciri-ciri seperti tembaga, kekonduksian elektrik dan kekonduksian haba yang sangat tinggi dan pertengahan antara unsur-unsur kumpulan pertama kongsi gelap VIII, dan kumpulan alkali yang pertama dalam jadual berkala. Oleh sifat-sifat kimia asas termasuk:

• kecenderungan untuk kompleks bentuk;

• keupayaan untuk menghasilkan sebatian berwarna dan sulfida larut.

Paling ciri tembaga adalah negeri divalent. Persamaan dengan logam alkali ia mempunyai hampir tiada. kereaktifannya juga rendah. Di hadapan CO ₂ atau filem air membentuk karbonat hijau di permukaan tembaga. Semua garam tembaga adalah bahan beracun. The mono dan divalent menyatakan logam membentuk sangat stabil sebatian kompleks. Nilai tertinggi bagi industri adalah ammonia.

Skop penggunaan

Kekonduksian haba dan elektrik yang tinggi tembaga menentukan permohonan yang luas dalam pelbagai industri. Sudah tentu, sebahagian besar daripada logam ini digunakan dalam bidang kejuruteraan elektrik. Walau bagaimanapun, ini bukanlah satu-satunya kawasan permohonannya. Di samping itu, tembaga boleh digunakan:

• dalam perhiasan;

• dalam seni bina;

• apabila membina air dan pemanasan sistem;

• dalam saluran paip gas.

Untuk menghasilkan pelbagai jenis permata digunakan terutamanya aloi tembaga dengan emas. Ini meningkatkan rintangan kepada ubah bentuk perhiasan dan lelasan. seni bina yang boleh digunakan untuk pelapisan tembaga bumbung dan facades. Kelebihan utama seperti kemasan yang tahan lama. Sebagai contoh, kepingan logam tertentu bumbung berpakaian ialah mercu tanda seni bina yang terkenal - Katedral Katolik di bandar Jerman Hildesheim. bumbung tembaga bangunan melindungi ruang dalamannya selama hampir 700 tahun.

perkhidmatan kejuruteraan

Kelebihan utama paip air tembaga juga ketahanan dan kebolehpercayaan. Di samping itu, logam dapat untuk melampirkan ciri unik khas air, menjadikan ia berguna untuk organisma. Untuk memasang saluran paip dan pemanasan tiub tembaga juga sesuai - terutamanya disebabkan oleh rintangan kakisan dan kemuluran. Apabila peningkatan tekanan kecemasan garisan itu dapat menahan beban yang lebih besar daripada keluli. Kelemahan hanya paip tembaga adalah kos yang tinggi.